WEBVTT

00:00:06.791 --> 00:00:08.525
鋼とプラスチック

00:00:08.525 --> 00:00:13.423
どちらも多くのインフラや技術に
欠かせないもので

00:00:13.423 --> 00:00:17.129
それらの強みと弱点は互いに補完的です

00:00:17.129 --> 00:00:18.900
鋼は丈夫で固いものの

00:00:18.900 --> 00:00:21.249
複雑な形に成型するのは
簡単ではありません

00:00:21.249 --> 00:00:23.885
一方 プラスチックは
どんな形にでもできるものの

00:00:23.885 --> 00:00:26.072
脆弱で柔らかいという性質があります

00:00:26.072 --> 00:00:28.424
では １種類の物質で

00:00:28.424 --> 00:00:30.616
鋼のように丈夫で
プラスチックのように―

00:00:30.616 --> 00:00:33.507
加工しやすいものがあったら
便利だと思いませんか？

00:00:33.507 --> 00:00:36.092
多くの科学者や技術者は

00:00:36.092 --> 00:00:41.039
両者の性質や それ以上の特長をもった

00:00:41.039 --> 00:00:44.290
金属ガラスの発明に
注目しています

00:00:44.290 --> 00:00:47.509
金属ガラスには金属と同様の
光沢があり不透明で

00:00:47.509 --> 00:00:51.120
やはり金属と同様に
熱や電気を通しやすい性質があります

00:00:51.120 --> 00:00:53.500
しかし 他のほとんどの金属よりも丈夫で―

00:00:53.500 --> 00:00:56.101
つまり 強い力を加えても

00:00:56.101 --> 00:00:58.449
曲がったり凹んだりしません

00:00:58.449 --> 00:01:00.193
そのため とても先の尖ったメスや

00:01:00.193 --> 00:01:02.253
非常に頑強な電子製品のケースや

00:01:02.253 --> 00:01:03.089
ちょうつがい

00:01:03.089 --> 00:01:04.132
ネジなど

00:01:04.132 --> 00:01:05.632
その用途は まだまだ あります

00:01:05.632 --> 00:01:08.019
金属ガラスには
さらに素晴らしい性質もあります

00:01:08.019 --> 00:01:10.755
弾性エネルギーを蓄え 解放できるので

00:01:10.755 --> 00:01:13.133
スポーツ用品にもってこいです

00:01:13.133 --> 00:01:14.258
たとえば テニスラケット

00:01:14.258 --> 00:01:15.320
ゴルフクラブ

00:01:15.320 --> 00:01:16.700
スキー板などです

00:01:16.700 --> 00:01:18.219
耐食性があり

00:01:18.219 --> 00:01:22.375
一回の流し込み工程で
鏡のような表面を持つ複雑な形に

00:01:22.375 --> 00:01:24.499
鋳造することができます

00:01:24.499 --> 00:01:26.812
室温状態での強度に対して

00:01:26.812 --> 00:01:29.202
数百℃の高温にすると

00:01:29.202 --> 00:01:31.062
とても柔らかくなり

00:01:31.062 --> 00:01:34.474
自由な形に作り変えることが出来るのです

00:01:34.474 --> 00:01:35.832
再び冷却すると

00:01:35.832 --> 00:01:38.278
強度を取り戻します

00:01:38.278 --> 00:01:41.206
このような素晴らしい性質の源は
どこにあるのでしょう？

00:01:41.206 --> 00:01:45.519
本質的に それは金属ガラス特有の
原子構造にあります

00:01:45.519 --> 00:01:48.154
多くの金属は固体として結晶化しています

00:01:48.154 --> 00:01:52.278
つまり 個々の金属が判別できるまで
拡大して見てみると

00:01:52.278 --> 00:01:56.304
秩序だった繰り返しパターンで
整然と並んでおり

00:01:56.304 --> 00:01:58.587
それは物質の隅々まで続いています

00:01:58.587 --> 00:01:59.871
氷は結晶でできています

00:01:59.871 --> 00:02:01.124
ダイアモンドも

00:02:01.124 --> 00:02:02.219
食塩もそうです

00:02:02.219 --> 00:02:04.603
これらの物質を十分に加熱して
融解させると

00:02:04.603 --> 00:02:07.985
原子は自由に振動し
無造作に動き回りますが

00:02:07.985 --> 00:02:09.590
再び冷却すると

00:02:09.590 --> 00:02:11.427
原子は秩序を取り戻し

00:02:11.427 --> 00:02:13.841
再び結晶化します

00:02:13.841 --> 00:02:17.219
しかし 溶解した金属を
各原子が本来の場所に定まらないほどに

00:02:17.219 --> 00:02:20.055
急速に冷却し

00:02:20.055 --> 00:02:21.914
液体のような 無秩序で

00:02:21.914 --> 00:02:26.356
非晶質の内部構造をもった
固体を作るとどうなるでしょう？

00:02:26.356 --> 00:02:28.096
それが金属ガラスです

00:02:28.096 --> 00:02:31.579
この構造では多くの金属に存在する
粒界がないので

00:02:31.579 --> 00:02:33.472
有利な点があります

00:02:33.472 --> 00:02:36.884
粒界は ひっかき傷がついたり
腐食したりする

00:02:36.884 --> 00:02:38.783
弱点なのです

00:02:38.783 --> 00:02:43.394
最初の金属ガラスは
1960年に金とシリコンから作られました

00:02:43.394 --> 00:02:44.837
簡単なことではありませんでした

00:02:44.837 --> 00:02:47.505
金属原子は急速に結晶化するので

00:02:47.505 --> 00:02:51.405
科学者たちは 合金をもの凄く急速に―

00:02:51.405 --> 00:02:54.527
１秒当たり百万度という速さで
冷却しなければなりませんでした

00:02:54.527 --> 00:02:57.456
微小な小滴を冷却した銅板に射出するか

00:02:57.456 --> 00:03:00.317
ロールに吹き付けて
非常に薄いリボン状にしたのです

00:03:00.317 --> 00:03:05.440
当時の金属ガラスは
数十~数百ミクロンほどの厚さにしかならず

00:03:05.440 --> 00:03:08.657
あまりにも薄いので
多くの場合 実用にはなりませんでした

00:03:08.657 --> 00:03:10.715
しかし その後 科学者たちは

00:03:10.715 --> 00:03:14.318
複数の異なる金属を混ぜると
自由に混合できるものの

00:03:14.318 --> 00:03:16.899
容易に結晶化しないことを
発見しました

00:03:16.899 --> 00:03:19.701
なぜなら 大抵の場合
金属の原子の大きさが異なるため

00:03:19.701 --> 00:03:22.945
混合物の結晶化は
とってもゆっくりと進行するからです

00:03:22.945 --> 00:03:26.034
つまり それほど急速に
冷却する必要がないので

00:03:26.034 --> 00:03:27.616
ミクロンではなく数センチまで

00:03:27.616 --> 00:03:30.092
厚さの増した材料が出来ます

00:03:30.092 --> 00:03:34.375
このようにしてできた物質を
バルク金属ガラス またはBMGといいます

00:03:34.375 --> 00:03:37.042
今では 何百種類もの
BMGが作られています

00:03:37.042 --> 00:03:40.109
では 橋や車を 全てBMGで
作ることは出来ないのでしょうか？

00:03:40.109 --> 00:03:44.349
現在入手可能なBMGの多くは
パラジウムやジルコニウムといった

00:03:44.349 --> 00:03:46.537
高価な金属で作られており
しかも―

00:03:46.537 --> 00:03:48.022
非常に純度が高くなければなりません

00:03:48.022 --> 00:03:51.374
なぜなら いかなる不純物も
結晶化を促進するからです

00:03:51.374 --> 00:03:56.386
そのため BMGでできた摩天楼や
スペースシャトルは天文学的に高価になります

00:03:56.386 --> 00:03:57.776
また その強度に反し

00:03:57.776 --> 00:04:02.089
荷重がかかる用途では
まだ十分に頑強とはいえません

00:04:02.089 --> 00:04:05.082
強い応力が掛かると
突如として亀裂が入るので

00:04:05.082 --> 00:04:08.206
例えば橋には向いていません

00:04:08.206 --> 00:04:12.065
しかし 技術者がBMGを
安価な金属から作り

00:04:12.065 --> 00:04:14.058
もっと頑強にする方法を見出したならば

00:04:14.058 --> 00:04:15.736
この超越的な物質の可能性に

00:04:15.736 --> 00:04:17.309
限りはありません